Beton jest najczęściej stosowanym materiałem na świecie. Jej podstawowe składniki to piasek, cement, żwir i woda. Naukowcy od dawna starają się beton wzmocnić, nadając mu unikatowych właściwości. Teraz uczeni z RMIT University znaleźli sposób na wzmocnienie betonu nawet o 30 proc. poprzez przekształcenie fusów ze zużytej kawy w biowęgiel. Takie podejście jest bardzo ekologiczne, bo daje “drugie życie” substancji, która i tak trafia do kosza.
Czytaj też: Ich beton wytrzymał tysiące lat i dalej stoi. Zagadka budowniczych ze starożytnego Rzymu rozwiązana
Dr Rajeev Roychand z RMIT University mówi:
Utylizacja odpadów organicznych stanowi wyzwanie dla środowiska, ponieważ emituje duże ilości gazów cieplarnianych, w tym metanu i dwutlenku węgla, które przyczyniają się do zmian klimatycznych. Mamy pomysł, co można z nimi zrobić.
Beton o 30 proc. lepszy dzięki odpadom po kawie
Szacunki wskazują, że Australia generuje ponad 75 mln kg zmielonych odpadów po kawie każdego roku, a większość z nich trafia na wysypiska śmieci. W skali globalnej liczby są jeszcze bardziej przemawiające do wyobraźni – to 10 mld kg zużytej kawy rocznie! Można je wykorzystać, co opisano w czasopiśmie Journal of Cleaner Production.
Dzięki niewielkim rozmiarom cząsteczek, zużyte fusy po kawie są użytecznym składnikiem w zastosowaniach cywilnych i budowlanych. Uczeni z RMIT University najpierw zebrali odpady kawowe z różnych kawiarni w Melbourne i wysuszyli je w celu usunięcia wilgoci. Następnie materiał ten został podgrzany w dwóch różnych temperaturach: 350oC i 500oC przy użyciu niskoenergetycznego, beztlenowego procesu zwanego pirolizą.
Czytaj też: Ekologiczny beton, czyli rozwiązanie, jakim nie pogardzi prawie nikt
Różne mieszanki biowęgla powstałego z fusów po kawie zostały włączone do zwykłego cementu w 0, 5, 10, 15 i 20 proc. objętości jako zamiennik naturalnego piasku. Świeży beton wlano do form i wstrząśnięto w celu usunięcia pęcherzyków powietrza. Następnie utwardzano go w temperaturze pokojowej przez 24 godziny, rozformowywano i utwardzano w zbiorniku z wodą, aż do momentu przetestowania wytrzymałości na ściskanie i analizy za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i skaningowej mikroskopii elektronowej.
Odkryto, że spośród wszystkich testowanych kompozytów betonowych, ten, w którym 15 proc. piasku zastąpiono fusami z kawy pirolizowanymi w temperaturze 350oC, doprowadził do znacznej poprawy jego właściwości materiałowych, co skutkowało wzrostem wytrzymałości na ściskanie o 29,3 proc.
Dr Shannon Kilmartin-Lynch z RMIT University dodaje:
Przemysł betonowy może znacząco przyczynić się do zwiększenia recyklingu odpadów organicznych, takich jak zużyta kawa. Nasze badania są na wczesnym etapie, ale te ekscytujące odkrycia oferują innowacyjny sposób na znaczne zmniejszenie ilości odpadów organicznych, które trafiają na wysypiska.
Uzyskane wyniki są obiecujące i – biorąc pod uwagę wszechobecność kawy – mogą być potencjalnie stosowane w budownictwie na całym świecie. Wszak co roku w projektach budowlanych na całym świecie wykorzystuje się 50 mld ton naturalnego piasku, który częściowo można zastąpić.